浅谈土木工程施工过程中的流砂和管涌

廖杰新201030235003摘要：在开挖基坑或沟槽时，为了保证施工的正常进行，防止边坡塔防和地基承载能力的下降,必须做好基坑降水工作。但当遇到地下水文、地质情况较为复杂时，会给施工带来极大不便.因此,对降水工作是有可能遇到的流砂和管涌情况进行详尽了解，显得尤为重要。关键词：流砂管涌成因应对措施1 流砂1.1 流砂的概念及成因流砂，顾名思义,就是流动的砂子,这主要是砂子在地下遇到水，在水压力发生变化的情况下，水发生了流动，这样砂子跟水一起发生了流动,但是否出现流砂现象的重要条件是动水压力的大小和方向。在一定条件,土转化为流砂，而在另一条件下，如在基坑开挖中,防沉流砂的原则是“沉流砂必积水"，主要途径是消除减少或平衡动水力压力。土体在受水浸泡饱和时,土粒中亲水胶体颗粒吸水膨胀使土粒的密度减小,当在动水压力的作用下,动水压力超过土粒的重力时，土粒产生悬浮流动，即形成流砂。动水压力是产生流砂的一个重要因素.产生流砂的临界条件为：I=(ρ-1)（1—n)   其中，I为临界水力坡度;ρ为土粒密度;n为土的孔隙率。在基础施工过程中，如果没有解决好流砂问题,基础就会跟着砂层一起流动，发生位移，这样地基的持力层就会发生变化，这对建筑物来说是十分有害的，也是绝对不容许有这种现象发生的。1.2 流砂的应对措施1。2.1 流砂的应急措施当出现深坑流砂时，应立即停止开挖,用土回填或注水至地下水浸润线以上。在深坑周边补下闭合的二级或三级井点.当二级或三级井点开始运行一段时问后，深坑周边的地下水浸润线会逐步下降，从而防止流砂现象的出现。1.2.2 流砂的预防措施（1）轻型井点降水法目前最常用的方法是井点降水法，特别是轻型井点排水法.轻型井点降低地下水位，是沿基坑周围，以一定的间距埋入，在地面上用集水总管将各井点管连接起来,并在一定的位置设置抽水设备，利用真空泵和离心泵的真空吸力作用使地下水经滤管进入井点,然后汇入总管排出，从而降低地下水位。地下水降低后，可使所挖的土始终可持干燥状态,改善施工条件,同时还使动水压力方向向下，从根本上防止流砂发生并增加土中有效应力，提高土的强度或密实度.因此，井点排水降低地下水位不仅是一种施工措施，也是一种地基加固方法，采用此方法降低地下水位，可适当改陡坡以减少挖土数量，但在降水过程中，基坑附近的地基土壤会有一定的沉降,因此,在施工时应加以注意。（2）土体抗渗加固截水法当地下含水层渗透性较强,厚度较大时,可采用悬挂式竖向截水与坑底井点降水相结合或采用悬挂式竖向截水与水平封底相结合的方案。在土体开挖之前，对深基坑四周抗渗薄弱的土体进行抗渗加固.土体抗渗加固的方法有：深层搅拌桩加固法、粉喷桩加固法、压密注浆加固法及劈力注浆加固法等。(3）打板桩土木工程施工单位如果沿着基坑周围把板桩打入不透水层时，就能够截住水流.或者通过打入坑底面一定深度，将地下水引至基坑底部下流入基坑，从而产生延长了水渗流长度的效果,同时使得动水压力方向发生变化，减小动水的压力。（4）枯水期施工由于地下水水位较低，基坑内外的水位差也较小，动水压力也小。从而便可以有效的预防和减轻流砂现象。(5）化学压力注浆利用高压泵通过管道把化学浆液（水泥浆或添加固化剂的水泥浆)压入土层中，浆液通过自身压力在上层中扩散，浆液与土托胶结在一起，使地基具有水稳定性和整体性,阻止流砂的渗出，提高地基的承载力.此方法虽然有加同快、工期短等优点，但是造价昂贵，因此用此方法的较少。2 管涌2.1 管涌的概念及成因如图1管涌发生机理示意图所示,上层是相对透水的填土、淤泥质土、粉土、砂砾层、卵石层等，土体渗透系数大，含水量高,地下水联系丰富；下层是黏土、粉质黏土、残积土层、风化岩等不透水层或相对不透水层。当深基坑距离河塘较近或基坑底下土层中存在承压含水层时，在水位差的作用下,基坑土体中存在渗透水流。基坑开挖后，如果基坑外不允许降水，由于透水层渗透水头损失不大，在一定水力梯度的渗流作用下，下层相对不透水层承受很大的水压力。如果这股水压力冲破了不透水层,或围护结构存在薄弱部位，反压土体厚度损失，在没有反滤层保护的情况下，粉土、粉砂、细砂就会随水流出，从而发生管涌（又称翻沙鼓水、泡泉）。随着管涌不断进行，水土流失越来越严重，管涌面越来越大,最终导致基坑外地面沉陷,甚至造成围护结构失稳、坍塌事故发生。其中，管涌包含两种类型：流土和潜蚀。流土:在渗透力作用下，动水压力超过土重度时，土体中的颗粒群同时启动而流失，它可以发生在非黏性土中，也可以发生在黏性土中。在非黏性土中的流土变形形式如泉眼群、沙沸、土体翻滚最终被渗流托起.在黏性土中的流土变形，则 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现为土块隆起、膨胀、浮动、断裂等现象.潜蚀:水流沿土层的垂直节理、劈理、裂隙或洞穴进入地下,复向沟谷流出，形成地下流水通道所发生的机械侵蚀（在地下水渗透力作用下，岩土的颗粒从土壤中的细小管道、洞穴被水流带走的现象）和溶蚀作用（通过化学反应侵蚀）。2.2 管涌的应对措施2。2。1 管涌的应急措施（1）集水井强排法集水井强排法的前提是基坑底标高在不透水层以上，且待挖土体中的地下水浸润线标高低于坑底标高.如果由于地下承压水的作用基坑出现管涌,应立即采用细石或绿豆砂将管涌口覆盖以减少涌水口的砂土流失,同时在坑底挖临时集水坑用水泵进行明排水,对坑中土进行抢挖。当挖土至坑底标高后，集水井埋入坑底土中,采用潜水泵排水，并在管涌点到集水井之间做排水盲沟使管涌的流水沿盲沟流入集水井。如果管涌点过多，则应在坑底做细石或绿豆砂垫层.（2）深井降水法当基坑出现管涌现象时，立即停止开挖并将深坑回填到地下承压水头以上，采用钻孔下套的方法进行打深井，深井的深度一般在不透水层以下2m~3m即可，采用深井抽水，以降低深坑部位的地下承压水头，使其降到坑底标高以下0。5m。深井的数量应根据深坑大小、承压水头的高度、承压水土层的渗透系数等参数经计算确定。（3）注浆法在开挖基坑中局部深坑时，如深坑底出现管涌,但承压水头较低时（低于深坑顶面标高）可采用注浆法。首先应立即停止对局部深坑的开挖，并对深坑进行部分土方回填,将流砂、管涌点埋没，回填高度应高于承压水头的高度.然后采用注浆法将坑中的土方进行注浆加固.2。2。2 管涌的预防措施（1）轻型井点降水法（1.2。2已作表述）(2）土体抗渗加固截水法 （1。2。2已作表述）(3）止水帷幕止水帷幕是一个概念，是工程主体外围止水系列的总称。有些不是很深大的基坑，它的基坑围护分3个部分。一部分是挡土桩部分，其作用主要的起到挡土墙的作用，形式可能有钢筋混凝土灌注桩或其它形式的桩，桩与桩之间有一定的空隙，但是能挡土。二部分是止水帷幕部分，其作用是使挡土墙后的土体固结,阻断基坑内外的水层交流，形式可能是水泥土搅拌桩或者压密注浆.三部分是支撑.而地下连续墙是基坑围护的另一种形式，多用于深大的基坑。常见的止水帷幕有高压旋喷桩、深层搅拌桩止水帷幕，旋喷桩止水帷幕，近来出现了螺旋钻机素砼或压浆止水帷幕；(4)基坑内外的监测在降水井降水的同时，对基坑外水位及周边环境进行重点监测,充分发挥监控量测信息反馈和指导作用,如水位观测孔未进入砂层还应补钻水位观测孔，为保证所测结果真实反应砂层中水位情况，应将水位观测孔上部5~6m密封，避免由于失水引起地面沉降和周边建筑物的沉降。3 结语在深基坑施工中，特别是在采用放坡大开挖方式施工时，流砂、管涌现象极易出现。所以在拟定施工方案时，要充分周密地设计好基坑降水和排水方案。有些地方土层比较复杂，在地质 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 中不一定能反映出整个降水影响区域的土体渗透系数,导致基坑涌水量计算与实际情况有很大的差距，因而造成在施工过程中出现降水效果不明显或出现流砂现象。因此在设计基坑降水方案时，首先应认真研究地质报告中各土层的特性,必要时应在实地做土层渗透系数试验。施工前对工程所在地类似工程的施工方法和施工经验做调查研究很有必要，要根据类似工程的经验，采取针对性较强的应急预防措施，做到有备无患,才是确保深基础施工顺利进行的有力保障。